Des états quantiques dans l'électronique ordinaire
Des scientifiques de la Pritzker School of Molecular Engineering de l’Université de Chicago ont trouvé un moyen de produire des états quantiques dans l’électronique ordinaire et quotidienne. En exploitant les propriétés de la mécanique quantique sans matériaux ou équipements exotiques, cela soulève la possibilité que des technologies de l’information quantique puissent être créées en utilisant les dispositifs actuels.
Des états quantiques avec des composants ordinaires
Pendant des décennies, l’industrie informatique a bénéficié de la loi de Moore, qui est une règle empirique qui prévoit que le nombre de transistors sur un circuit intégré doublera tous les deux ans environ. Comme cela a persisté, les ordinateurs sont passés de machines géantes qui faisaient partie des bâtiments qui les abritaient à de minuscules appareils qui peuvent tenir dans nos mains, mais peuvent surpasser n’importe quel supercalculateur des générations précédentes.
Cela nous a apporté les smartphones, internet et toute une gamme d’applications qui ont changé nos vies dans ce qui ne peut être appelé qu’une révolution, mais maintenant la loi de Moore commence à s’effondrer. Alors que l’électronique miniaturisée approche de ses limites physiques, il devient plus difficile et plus coûteux de produire des puces plus performantes.
C’est un problème que le consommateur moyen ne remarquera pas avant au moins une décennie, mais à la pointe de la technologie informatique, il a déjà un effet. Des scientifiques et Des ingénieurs cherchent donc des moyens de contourner la loi de Moore.
L’un des domaines les plus prometteurs est l’informatique quantique, qui dispose de l’architecture binaire traditionnelle 1 et 0 sur laquelle les ordinateurs se sont appuyés depuis la construction des premiers ordinateurs numériques, au profit de l’exploitation des propriétés particulières et contre-intuitives des états quantiques, qui permettent à l’information d’être stocké en utilisant des bits quantiques, ou qubits, qui peuvent être 0, 1 ou une superposition des deux.
Le carbure de silicium permet de contrôler électriquement les états quantiques
Le problème est que la technologie informatique quantique actuelle repose sur des matériaux exotiques comme les métaux supraconducteurs, les atomes en lévitation ou les diamants. L’électronique standard est considérée comme trop grossière pour supporter des états quantiques plus ou moins instables. Mais l’équipe de Chicago dirigée par David Awschalom, professeur de la famille Liew en génie moléculaire à UChicago et pionnier de la technologie quantique, a découvert qu’en utilisant du carbure de silicium, il était possible de contrôler électriquement les états quantiques.
En prime, l’équipe a découvert que les états quantiques du carbure de silicium émettaient des photons de lumière dans une longueur d’onde proche de la bande des télécommunications. Cela signifie qu’ils peuvent non seulement être utilisés sur des réseaux à fibres optiques, mais également être combinés avec l’électronique existante pour créer de nouveaux appareils simili-quantiques. L’équipe a pu créer ce que Awschalom décrit comme une «radio FM quantique» capable de transmettre des informations quantiques sur de très longues distances.
L’équipe a également résolu un problème qui affecte généralement la technologie quantique – le bruit. L’équipe a été surprise de constater que l’utilisation d’une diode libérait efficacement le signal quantique du bruit et le rendait presque parfaitement stable.
Un internet quantique
«Ce travail nous rapproche d’un pas de plus vers la réalisation de systèmes capables de stocker et de diffuser des informations quantiques à travers les réseaux de fibre optique du monde», déclare Awschalom. « De tels réseaux quantiques donnerait une nouvelle classe de technologies permettant la création de canaux de communication non piratables, la téléportation d’états d’électrons uniques et la réalisation d’un internet quantique. »
Cette recherche a été publiée dans ces deux revues : Science et Science Advances.
Source : University of Chicago
Crédit photo : Pixabay